浅谈Java中CountDownLatch的用法

CountDownLatch位于java.util.concurrent包下，是JDK1.5的并发包下的新特性。

首先根据Oracle的官方文档看看CountDownLatch的定义：

A synchronization aid that allows one or more threads to wait until a set of operations being performed in other threads completes.

 

简单来说，CountDownLatch是一个同步的辅助类，允许一个或多个线程一直等待，直到其它线程完成它们的操作。

这里就涉及两个问题：

1.如何让一个或多个线程一直等待；

2.如何让这些线程知道其它线程已经完成它们的操作

 

这两个问题主要是使用一个count的属性解决。使用count初始化CountDownLatch，然后需要等待的线程调用await方法。await方法会一直受阻塞直到count=0。

而其它线程完成自己的操作后，调用countDown()使计数器count减1。当count减到0时，所有在等待的线程均会被释放，并且count无法被重置。如果需要重置，请参考CyclicBarrier 

再来看一个稍微复杂点的例子，10个选手比赛跑步，在枪响后同时起跑，全部到达终点后比赛结束：

 1 import java.util.concurrent.CountDownLatch; 2 import java.util.concurrent.ExecutorService; 3 import java.util.concurrent.Executors; 4  5  6 public class CountDownLatchDemo { 7  8     private static int PLAYER_NUM = 10; 9     10     public static void main(String[] args) {11         12         final CountDownLatch beginSignal = new CountDownLatch(1);13         final CountDownLatch endSignal = new CountDownLatch(PLAYER_NUM);14         15         ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(PLAYER_NUM);16         17         for(int i=0;i<PLAYER_NUM;i++){18             final int num = i+1;19             Runnable runner = new Runnable(){20 21                 @Override22                 public void run() {23                     // TODO Auto-generated method stub24                     System.out.println("No. "+num+" is waiting...");25                     try {26                         beginSignal.await();27                         System.out.println("No. "+num+" begin running");28                         Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));29                         System.out.println("No." + num + " arrived");30                     } catch (InterruptedException e) {31                         // TODO Auto-generated catch block32                         e.printStackTrace();33                     }finally{34                         endSignal.countDown();35                     }36                 }37                 38             };39             executorService.execute(runner);40         }41         42         System.out.println("before Game Start");43         beginSignal.countDown();44         System.out.println("Game Start");45         System.out.println("---In the middle of the game---");46         try {47             endSignal.await();48         } catch (InterruptedException e) {49             // TODO Auto-generated catch block50             e.printStackTrace();51         }finally{52             System.out.println("Game Over!");53             executorService.shutdown();54         }55 56     }57 58 }

 

以上逻辑不难理解，beginSignal的count=0时，runner线程开始运行，直到endSignal的count=0时结束。

接下来分析一下运行6次的结果：

 

可以看到，因为有beginSignal，所以可以保证所有runner都waiting以后，才begin running。同理，因为有endSignal，可以保证所有runner arrived后才Game Over!

但是，这里的需要留意主线程的几个输出：

1 System.out.println("before Game Start");2 beginSignal.countDown();3 System.out.println("Game Start");4 System.out.println("---In the middle of the game---");

1.尽管before Game Start在countDown()之前，但不能保证is waiting全部输出完后，才输出before Game Start。

2.“Game Start”和"In the middlel of the game"虽然都在countDown()之后，但在多线程的环境下（主线程也是线程之一），无法预计两个字段输出的位置。从上面的case看，有可能在running的前面，中间和后面，无法预计。这里要十分注意。

3.因为有Thread.sleep，所以arrived都在running之后出现。否则，arrived出现的位置，就不一定都在running之后了。

 

对于第一点，其实还没想明白，为什么顺序是No.9 is waiting --> before Game Start --> No.10 is waiting 而不是 No.9 is waiting --> No.10 is waiting --> before Game Start？